CN210202153U - 单火多控智能开关电路 - Google Patents

Abstract

一种单火多控智能开关电路，涉及开关电路技术领域，所解决的是多个开关控制同一负载的技术问题。该电路包括开关电源模块、降压模块、稳压管、双向晶闸管、双向光电耦合器、第一三极管、第二三极管、整流全桥、开关控制模块、控制开关；整流全桥接到开关电源模块的直流输入侧，开关电源模块的直流输出经降压模块后为各模块供电，并且火线输入端接到直流地；整流全桥、开关电源模块用于关态取电单元，双向晶闸管及稳压管用于开态取电，双向晶闸管、双向光电耦合器、第一三极管、开关控制模块用于控制负载，第二三极管、开关控制模块用于控制本地与远程同步信号的传输。本实用新型提供的电路，能借助原有布线直接原位替换传统机械开关实现多控。

Description

单火多控智能开关电路

技术领域

本实用新型涉及开关电路技术，特别是涉及一种单火多控智能开关电路的技术。

背景技术

现有智能开关的接线方式有两种：1）零火接线方式；2）单火接线方式。很多建筑物墙面中预设的机械开关只有一条连接交流电源火线的进线及一条连接负载火线端子的出线，这类机械开关升级为智能开关时，只能选择单火接线方式的智能开关。

对于一些需要多个开关控制同一个负载的场合（比如用多个开关控制同一个灯具），机械开关可以采用在开关之间设置控制导线的方法来实现，而现有的单火智能开关只能采用无线遥控方式实现，需要在各个副开关发送无线遥控信号给主开关，再由主开关控制负载，无法通过有线方式原位替换机械开关，而且无线遥控的可靠性比有线控制的可靠性差，容易受挡隔物（比如墙体）的影响，也容易受到外部信号的干扰，给机械开关升级为智能开关带来了麻烦，影响了智能开关的普及。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种控制可靠性好，能通过有线控制方式实现多个开关控制同一负载，从而能借助原有机械开关的布线直接原位替换传统机械开关的单火多控智能开关电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种单火多控智能开关电路，其特征在于：包括火线连接端子、负载连接端子、信号传输端子、开关电源模块、降压模块、双向晶闸管、双向光电耦合器、第一三极管、第二三极管、整流全桥、开关控制模块、控制开关；

所述火线连接端子、负载连接端子分别接到整流全桥的两个交流输入端，整流全桥的直流正负输出端分别接到开关电源模块的直流正负输入端，开关电源模块的直流正输出端接到降压模块的直流输入端，开关电源模块的直流负输出端、降压模块的地端及整流全桥的火线输入端共同接地；

所述降压模块的直流输出端接到双向光电耦合器的输入侧正极，及开关控制模块的供电端，双向光电耦合器的输入侧负极接到第一三极管的集电极，第一三极管的发射极接地；双向光电耦合器的输出侧第一极接到负载连接端子；

所述双向晶闸管的第一主电极接到地，双向晶闸管的第二主电极接到负载连接端子，双向晶闸管的门极串接一个稳压管到双向光电耦合器的输出侧第二极，双向光电耦合器的输出侧第二极串接一个二极管到降压模块的直流输入端；

所述开关控制模块设有负载控制信号输出端、开关信号输入端、调制信号输出端、调制信号检测端；开关控制模块的负载控制信号输出端接到第一三极管的基极，开关控制模块的开关信号输入端接到控制开关，开关控制模块的调制信号输出端接到第二三极管的基极，第二三极管的集电极接到开关控制模块的调制信号检测端，并且第二三极管的集电极接到信号传输端子，并且第二三极管的集电极通过上拉电阻接到正电源，第二三极管的发射极接地。

进一步的，所述双向晶闸管的门极串接一个防干扰电容到双向晶闸管的第一主电极。

进一步的，所述第二三极管的集电极通过一个发光二极管接到开关控制模块的调制信号检测端。

进一步的，所述第二三极管的集电极通过一个保护电阻接到信号传输端子。

进一步的，还包括无线通信模块，所述降压模块的直流输出端接到无线通信模块的供电端，开关控制模块与无线通信模块通过串行通信方式互联。

进一步的，所述开关控制模块设有负载检测端，所述负载连接端子串接限流电阻到开关控制模块的负载检测端，开关控制模块的负载检测端串接一分压电阻到地，并且开关控制模块的负载检测端串接一滤波电容到地。

本实用新型提供的单火多控智能开关电路，能通过单火线实现多个智能开关电路的供电，并且采用调制方波信号实现负载开/关信号的异地信号同步，相比遥控方式具有控制可靠性好的特点，能通过有线控制方式实现多个开关控制同一负载，从而能借助原有机械开关的布线直接原位替换传统机械开关。

附图说明

图1是本实用新型实施例的单火多控智能开关电路的电路图；

图2是3个本实用新型实施例的单火多控智能开关电路控制单个灯具的示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围，本实用新型中的顿号均表示和的关系。

如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种单火多控智能开关电路，其特征在于：包括火线连接端子J1、负载连接端子J2、信号传输端子J3、开关电源模块U7、降压模块U2、双向晶闸管SR1、双向光电耦合器U11、第一三极管Q5、第二三极管Q9、整流全桥、开关控制模块U1、控制开关T1；

所述整流全桥由四个二极管D17、D18、D25、D26组成，火线连接端子J1、负载连接端子J2分别接到整流全桥的两个交流输入端，整流全桥的直流正负输出端分别接到开关电源模块U7的直流正负输入端（脚1、脚2），开关电源模块U7的直流正输出端（脚4）接到降压模块U2的直流输入端VIN，开关电源模块U7的直流负输出端（脚3）、降压模块U2的地端GND及整流全桥的火线输入端共同接地；

所述降压模块U2的直流输出端接到双向光电耦合器U11的输入侧正极，及开关控制模块U1的供电端，双向光电耦合器U11的输入侧负极接到第一三极管Q5的集电极，第一三极管Q5的发射极接地；双向光电耦合器U11的输出侧第一极接到负载连接端子J2；

所述双向晶闸管SR1的第一主电极接到地，双向晶闸管SR1的第二主电极接到负载连接端子J2，双向晶闸管SR1的门极串接一个稳压管ZD10到双向光电耦合器U11的输出侧第二极，双向光电耦合器U11的输出侧第二极串接一个二极管D5到降压模块U2的直流输入端VIN，双向晶闸管SR1的门极串接一个防干扰电容C16到双向晶闸管SR1的第一主电极，以避免双向晶闸管在外界干扰下误动作，防干扰电容C16也可以用电阻来替换；

所述开关控制模块U1设有负载控制信号输出端（脚5）、开关信号输入端（脚7）、调制信号输出端（脚4）、调制信号检测端（脚3）；开关控制模块U1的负载控制信号输出端接到第一三极管Q5的基极，开关控制模块U1的开关信号输入端接到控制开关T1，开关控制模块U1的调制信号输出端接到第二三极管Q9的基极，第二三极管Q9的集电极通过一个发光二极管D42接到开关控制模块U1的调制信号检测端，并且第二三极管Q9的集电极通过一个保护电阻RT3接到信号传输端子J3，并且第二三极管Q9的集电极通过上拉电阻R85接到正电源VCC，第二三极管Q9的发射极接地。

本实用新型实施例中，还包括无线通信模块U3，所述降压模块U2的直流输出端接到无线通信模块U3的供电端，开关控制模块U1与无线通信模块U3通过串行通信方式互联，无线通信模块U3可以接收无线遥控器发送的遥控开/关信号传递给开关控制模块U1，实现无线遥控，本实施例中的无线通信模块U3采用的是射频通信模块，本实用新型其它实施例中，无线通信模块U3也可以采用能实现遥控功能的其它模块，比如红外通信模块、蓝牙通信模块等。

本实用新型实施例中，所述开关控制模块U1设有负载检测端（脚6），所述负载连接端子J2串接限流电阻R20、R23、R26到开关控制模块U1的负载检测端，开关控制模块U1的负载检测端串接一分压电阻R29到地，并且开关控制模块U1的负载检测端串接一滤波电容C11到地。

如果负载连接端子J2接入了负载，零线N的电流依次流经负载、二极管D1，再由限流电阻R20、R23、R26限流后，通过分压电阻R29的分压及滤波电容C11的滤波得到一个高电平信号输入到开关控制模块U1的负载检测端，开关控制模块U1检测至此高电平信号即判定有负载接入；

如果负载连接端子J2未接入负载，由于开关控制模块U1的负载检测端串接分压电阻R29到地，使得开关控制模块U1的负载检测端得到一个低电平信号，开关控制模块U1检测至此低电平信号即判定无负载接入，此情况下开关控制模块U1的负载控制信号输出端始终输出低电平，使得双向光电耦合器U11的输入侧始终没有开通信号，使得本地负载控制部分不开启，以达到省电的目的。

本实用新型实施例中，所述双向光电耦合器U11采用的是型号为MOC3063的光耦模块，双向晶闸管SR1采用的是型号为BTA16-800的模块，开关电源模块U7采用的是型号为LNK3202的芯片，降压模块U8采用的是型号为HT7527的芯片，开关控制模块U1采用的是型号为51F353P6的单片机芯片。

本实用新型实施例可以多个配合使用来控制单个负载，其使用方法如下（以3个单火多控智能开关电路控制1个负载灯为例）：

如图2所示，将3个单火多控智能开关电路S1、S2、S3（以下简称S1、S2、S3）的火线连接端子J1全部接到市电的火线L，S1、S2、S3的信号传输端子J3用导线互连（可以利用各个原位机械开关之间的控制导线），将S1的负载连接端子J2接到负载灯X1的火线端，负载灯的零线端接到市电的零线。

S1中的开关控制模块U1接收到负载灯X1的关信号时，由于其负载连接端子J2接入了负载，开关控制模块U1会输出低电平到第一三极管Q5的基极，此时第一三极管Q5处于断路状态，双向光电耦合器U11的输入侧没有开通信号，使得双向光电耦合器U11的输出侧也处于断路状态，此时电路工作在关态（负载灯X1处于关灯状态）。

S1中的开关控制模块U1接收到负载灯X1的开信号时，由于其负载连接端子J2接入了负载，开关控制模块U1会输出高电平到第一三极管Q5的基极，此时第一三极管Q5导通，使得双向光电耦合器U11的输入侧有开通信号，使得双向光电耦合器U11的输出侧导通，此时负载灯的输出电流依次通过电阻R40、双向光电耦合器U11的输出侧、稳压管ZD10到达双向晶闸管SR1的门极，从而触发双向晶闸管SR1的第一主电极、第二主电极导通，使得负载灯X1点亮，此时电路工作在开态。

在S1中，当负载灯X1处于开态时，开关电源模块U7输入侧电压很低（只有10几伏），所以开关电源模块U7不工作，由于触发双向晶闸管SR1导通的信号是通过稳压管ZD10接通双向晶闸管SR1的门极的，因此在双向晶闸管SR1的第一主电极、第二主电极形成一定的压差，这个压差通过二极管D5输出到降压模块U2的直流输入端VIN，再经过降压模块U2提供2.7或3.3V供电给各个模块，同时依靠火线L当地线连通S1、S2、S3的直流电源地，再将S1的直流电VCC经过上拉电阻R85及信号传输端子J3供电给S2、S3，从而实现对S2、S3的供电。

在S1中，当负载灯X1处于关态时，电路的工作电流经由负载灯X1的漏电流提供，此情况下，整流全桥（D17、D18、D25、D26）将微漏电整流成直流电后送入开关电源模块U7，由开关电源模块U7降成低压直流电，然后由降压模块U2再次降压后供给提供2.7或3.3V供电给各个模块，同时依靠火线L当地线连通S1、S2、S3的直流电源地，再将S1的直流电VCC经过上拉电阻R85及信号传输端子J3供电给S2、S3，从而实现对S2、S3的供电。

S1、S2、S3中的任意一个，都可以通过控制开关T1输入负载灯X1的开/关信号，或通过无线通信模块U3接收无线遥控器发送的负载灯X1的遥控开/关信号；

S1中的开关控制模块U1接收到负载灯X1的开信号时，由于其负载连接端子J2接入了负载，开关控制模块U1会输出相应的信号到第一三极管Q5的基极；

S2、S3中的开关控制模块U1接收到负载灯X1的开/关信号时，由于其负载连接端子J2未接入负载，因此本地负载控制部分不开启；

S1、S2、S3的负载灯X1开/关信号传递原理如下：

S1、S2、S3中的每个开关电路工作时，第二三极管Q9的集电极通过上拉电阻R85连接正电源VCC，常态保持高电平，开关控制模块U1可对第二三极管Q9的基极进行方波信号调制，同时第二三极管Q9的集电极也将产生与极性相反的调制方波信号由于S1、S2、S3通过火线L直流电源共地，而且S1、S2、S3的信号传输端子J3连通，因此第二三极管Q9的集电极被调制出的方波信号可以通过连线同步传导到S1、S2、S3；

S1、S2、S3中的任意一个收到负载灯X1开/关信号时，其对本地的第二三极管Q9的基极输出的方波信号调制会发生变化，该变化也会反应到第二三极管Q9的集电极，并通过连线传递到S1中的第二三极管Q9的集电极，S1中的开关控制模块U1可以检测到第二三极管Q9的集电极被调制出的方波信号的变化，通过解析检测到的方波信号可以解调出相应的负载灯X1开/关信号，S1再根据解析结果输出相应信号（高电平或低电平）到本地的第一三极管Q5的基极，从而实现对负载灯X1的开/关控制。

由于发光二极管D42存在正向压降特性（约2V），而且保护电阻RT3及导线存在一定的压降，在传导调制的方波信号时的低电平可能不是完好的低电平（由于导线及RT3的压降作用会有1V左右的电压），通过发光二极管D42的正向导通可提供给开关控制模块U1完美的低电平，使得同步信号保持可靠传输不失真。

Claims (6)

1.一种单火多控智能开关电路，其特征在于：包括火线连接端子、负载连接端子、信号传输端子、开关电源模块、降压模块、双向晶闸管、双向光电耦合器、第一三极管、第二三极管、整流全桥、开关控制模块、控制开关；

所述火线连接端子、负载连接端子分别接到整流全桥的两个交流输入端，整流全桥的直流正负输出端分别接到开关电源模块的直流正负输入端，开关电源模块的直流正输出端接到降压模块的直流输入端，开关电源模块的直流负输出端、降压模块的地端及整流全桥的火线输入端共同接地；

所述降压模块的直流输出端接到双向光电耦合器的输入侧正极，及开关控制模块的供电端，双向光电耦合器的输入侧负极接到第一三极管的集电极，第一三极管的发射极接地；双向光电耦合器的输出侧第一极接到负载连接端子；

所述双向晶闸管的第一主电极接到地，双向晶闸管的第二主电极接到负载连接端子，双向晶闸管的门极串接一个稳压管到双向光电耦合器的输出侧第二极，双向光电耦合器的输出侧第二极串接一个二极管到降压模块的直流输入端；

所述开关控制模块设有负载控制信号输出端、开关信号输入端、调制信号输出端、调制信号检测端；开关控制模块的负载控制信号输出端接到第一三极管的基极，开关控制模块的开关信号输入端接到控制开关，开关控制模块的调制信号输出端接到第二三极管的基极，第二三极管的集电极接到开关控制模块的调制信号检测端，并且第二三极管的集电极接到信号传输端子，并且第二三极管的集电极通过上拉电阻接到正电源，第二三极管的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的单火多控智能开关电路，其特征在于：所述双向晶闸管的门极串接一个防干扰电容到双向晶闸管的第一主电极。

3.根据权利要求1所述的单火多控智能开关电路，其特征在于：所述第二三极管的集电极通过一个发光二极管接到开关控制模块的调制信号检测端。

4.根据权利要求1所述的单火多控智能开关电路，其特征在于：所述第二三极管的集电极通过一个保护电阻接到信号传输端子。

5.根据权利要求1所述的单火多控智能开关电路，其特征在于：还包括无线通信模块，所述降压模块的直流输出端接到无线通信模块的供电端，开关控制模块与无线通信模块通过串行通信方式互联。

6.根据权利要求1所述的单火多控智能开关电路，其特征在于：所述开关控制模块设有负载检测端，所述负载连接端子串接限流电阻到开关控制模块的负载检测端，开关控制模块的负载检测端串接一分压电阻到地，并且开关控制模块的负载检测端串接一滤波电容到地。

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